JP3017532B2 - 粒状物質、とくに微粒状塵埃の冷却用冷却器 - Google Patents

粒状物質、とくに微粒状塵埃の冷却用冷却器

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は粒状物質を冷却する冷却器に関する。とくに
本発明は、微粒状塵埃、たとえばガスがガスタービンに
供給される前に、高圧流動床における燃料とくに石炭の
燃焼に伴って燃焼プラントからでてくる煙道ガスから分
離された塵を冷却するためのものである。この種のプラ
ントは一般にPFBCプラントと称せられる。PFBCとは、英
語の高圧流動床燃焼（Pressurised Fluidised Bed Conb
ution）の頭文字である。
背景技術 粒状硫黄吸収物質、たとえば石灰石またはドロマイト
の流動床における石炭の燃焼の間、燃料からでてくる多
量の灰および微粒状吸収材の残留物が煙道ガスに随伴す
る。この塵埃は、ガスがガスタービンの運転に利用され
る前に、通常サイクロンよりなる洗浄プラントにおい
て、煙道ガスから分離される。下記の記載において、分
離された塵埃をサイクロン灰と称する。燃焼は大気圧よ
りかなり高い圧力で実施される。圧力は約20バールで、
通常、全出力で12バールと16バールの間にあるが、部分
出力ではそれより低い。燃料の燃焼は850℃程度の高さ
の温度で流動床において実施される。燃焼ガスおよび随
伴する塵埃は流動床と同じ温度である。また分離された
塵埃すなわちサイクロン灰もこの高温を有する。したが
って、処理はかなりの問題を伴う。
灰の処理を可能にするため下記のことをしなければな
らない。すなわち、 1. サイクロン灰は100℃以下、好ましくは70℃以下に
冷却されなければならない。このような低温に冷却する
と、灰をコンクリートサイロのような廉価型サイロに貯
蔵することが可能になり、かつ通常のばら積み輸送装置
による灰の輸送が可能になる。
2. 圧力を３〜16バールから大気圧まで低下しなければ
ならない。
3. 温度は、しばしばガス清浄プラントからかなりの距
離に設置されなければならない、灰サイロへ簡単な輸送
装置によって分離された塵埃の輸送が可能になるように
低下しなければならない。100〜300mの距離は普通であ
る。
4. 煙道ガスは灰が硫酸の露点以下の温度に冷却される
前にサイクロンから分離しなければならない。露点は圧
力の高さ、湿気含量および煙道ガスの中の二酸化硫黄の
含量に関連し、煙道ガスはサイクロ灰の空気輸送のため
に使用され、一般に100℃と180℃の間にある。そうでな
ければ、硫酸は露点以下の温度の冷却面に凝縮し、灰の
粒子は冷却面に成長するコーティングを形成し、ついに
コーテイングの外面温度は問題の露点に等しいか露点を
こえる。
既知のPFBCプラントにおいて、サイクロン灰は約700
℃から二段階で冷却される。第一段階において、圧縮さ
れた燃焼用空気が通常冷却剤として使用され、この第一
冷却段階において冷却器は圧力容器内に燃焼器と一緒に
設置される減圧灰排出装置とすることができる。空気温
度は圧縮後に250℃〜300℃となり、300℃〜400℃に冷却
することが可能になる。冷却器として構成された上記種
類の灰排出装置は、ヨーロッパ特許第０ 108 505号に
記載されている。
第二冷却段階において、サイクロン灰は水によって冷
却され、含有熱はたとえば給水または遠隔暖房水の予熱
に利用される。サイクロン灰の微粒子状態および低い熱
伝達率は冷却を困難にする。灰と冷却面の間に良い接触
状態を得るためには、サイクロ灰は冷却器内で流動化さ
れるのが好ましい。流動化空気による排熱は、好ましく
ない熱損失を伴う。
スウエーデン特許出願第8802526号は、水冷式送りね
じとして構成された冷却器を示している。米国特許第4,
492,184号はサイクロン灰が流動床を形成する傾斜床容
器として構成された冷却器を示している。
発明の要約 本発明によれば、粒状物質、とくに燃焼プラントから
でてくる燃焼ガスから分離され輸送ガスとして煙道ガス
とともに冷却器に空気輸送された微粒状物質用冷却器
は、煙道ガスと塵埃を分離する空間、煙道ガスの出口、
冷却装置を備えた下向きの、適当なのは垂直な導管、導
管内を下向きに流れる物質から煙道ガスを除去するため
ガス、適当なのは空気を供給する装置および導管の下部
の物質排出装置を有する。
PFBC動力プラントにおいて、第一冷却段階の冷却器
は、適当なのはプラントの圧力容器内に、第二段階の冷
却器はその外側に設置される。輸送ガスおよび塵埃の分
離する空間は冷却器上部にかつ上記導管の上方に設置さ
れる。輸送ガスおよび塵埃は、適当なのは減圧ノズルお
よび上記分離空間に接続されたうけ入れ室を通して、冷
却器に供給される。
導管内の冷却装置は異なった高さに多数の冷却モジュ
ールを有する。冷却モジュールは直列に接続されるのが
適当である。それらは管状コイルまたは垂直に位置する
板よりなっている。排出装置は、たとえば、回転ベーン
フィーダ、送りねじまたはいわゆる導管底部のＬ型弁よ
りなり、該弁は収集サイロに開口する輸送管に接続され
ている。
導管内の塵埃柱内の煙道ガスの最後の残留物を除去す
るため、導管にガス、適当なのは空気、を一つ以上の高
さで供給する装置が設けられている。このガスは塵埃の
流れと反対に流れる。ガスは連続的に供給することがで
きるが、しかし間歇的供給が一層好ましい。間歇的供給
により、冷却効果のために好ましい、塵埃の柱の中の塵
埃の攪拌が最小のガス量および僅かな熱損失によって得
られる。
一つあるいは通常いくつかのトランスジューサが塵埃
の高さを決定するため冷却器の上部に設けられる。これ
らのトランスジューサは物質の排出を制限するため信号
処理および制御装置に接続され、物質の高さは所定の限
度内に維持される。
図面の簡単な説明 第１図はPFBC動力プラントに適用された本発明の略図
である。
第２図は別の冷却剤源から冷却水を別に供給される、
冷却器を備えた冷却器を示す図である。そして、 第３図は空気ノズルを示す図である。
好ましい実施例の説明 図において符号10は圧力容器を示す。燃焼器12、清浄
プラント14および減圧排出装置16は圧力容器10内に設置
されている。燃料は導管18を通して燃焼器12に供給さ
れ、流動床20において燃焼する。管21内で発生した蒸気
は（図示しない）蒸気タービンを駆動する。燃焼ガスは
上方空間22に集められ、サイクロンによって象徴される
清浄プラント14内で浄化され、ついてタービン24に供給
される。タービン24は圧縮機26を駆動し、圧縮機26は圧
力容器10の空間28に圧縮された燃焼用空気を供給する。
燃焼機12の底部32のノズル30への途中に、燃焼空気が冷
却器として構成された減圧灰排出装置16を通過する。こ
の装置16は燃焼用空気の通路34内に設置されている。
分離された塵埃は、サイクロン14から輸送ガスとして
の燃焼ガスとともに冷却器として形成された灰排出装置
16を通って空気的に輸送され、そこで塵埃およびガスは
約800℃から300℃〜400℃に冷却され、導管35を通って
引き続いて設置された冷却器36に輸送され、そこで100
℃以下に冷却される。この第二の冷却器36は、輸送ガス
から塵埃を分離するため上部に空間40を備え、かつ、そ
の下方部分に垂直導管を備えた垂直容器として構成さ
れ、下方部分で分離された塵埃は上面46を備えた物質の
柱44を形成する。図示の実施例において、導管42は直列
に接続された三つの冷却モジュール48a,48b,48cを有す
る。冷却水は最下端のモジュールに供給され、最上端の
モジュールから排出される。しかして、導管42において
物質および冷却水は反対方向に流れる。そうでなけれ
ば、冷却モジュール48a,48b,48cに冷却水を異なった温
度の異なった水源から供給することができる。最下端の
冷却モジュール48aは最も低温の冷却水を供給される。
図示の実施例に置いて、塵埃および輸送ガスは減圧ノズ
ル50およびうけ入れ室52を通して冷却器36に供給され、
うけ入れ室52は開口54を通して塵埃および輸送ガスが分
離される空間40と連通している。空間40は冷却器36の上
方に設置されたフィルタ56に連通している。うけ入れ室
52は腐食防止物質のパッド58がその下方部分に形成され
るような深さを有する。導管42の底部には、Ｌ型弁60の
形式の排出装置が設けられている。冷却器36はＬ型弁60
を通して供給され、かつ導管64を通してサイロ62に輸送
される塵埃を収集するためコンクリートサイロ62の頂部
に設置されるのが有利である。
冷却機の上部には、物質の最高および最低の許容高さ
を指示するため、高さセンサ66,68が設けられている。
これらのセンサは信号処理および高さ制御装置74に接続
されている。弁76の作動装置78は作動条件の影響をうけ
る。弁76は圧力媒体源80に接続されている。弁76が開放
されると物質は冷却器36の導管42から供給される。導管
内の燃焼ガスの残留物を除去し、かつ、冷却面との接触
を改善するため導管42内の塵埃の柱44内の物質を攪拌す
るため、多数の空気ノズル82a,82b,82cが導管42内に設
けられ、それらはまた弁84a,84b,84cおよび導管86を通
して圧力媒体源80に連通している。第３図に示すよう
に、空気ノズルは下向き開口92を備えた管90および側方
開口96を備えた保護板94よりなっている。この実施例に
おいて、塵埃は管内に侵入してそれらを詰まらせるのを
防止される。ノズル82a,82b,82cは、適当な時間間隔で
空気を適当なのは間歇的に供給する。空気供給は、弁84
a,84b,84cの作動装置102a,102b,102cに影響する制御装
置100の助けによって制御される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−1990（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−17044（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23C 11/02 F23J 15/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流動床燃焼プラントからでてくる煙道ガス
    に随伴する塵埃を処理する方法であって、流動床燃焼プ
    ラントの圧力容器内側の塵埃分離器（14）内の塵埃は煙
    道ガスから分離され、分離された塵埃は煙道ガスによっ
    て圧力容器から輸送される前に最初の冷却をうけ、つい
    で圧力容器の外で攪拌されながら引き続いて冷却される
    方法において、 塵埃を輸送している煙道ガスを、圧力容器の外で、垂直
    導管（38）の上部に供給して、該導管内で塵埃を物質の
    柱（44）として回収し、一方、塵埃を物質の柱の下方部
    分から排出しながら導管を通って下方へ進ませて、物質
    の柱の表面（46）を所定の高さの限界（66,68）内に維
    持し、 物質の柱内の塵埃を、塵埃が底部における排出による導
    管を通って下方へ動かされる際に、物質の柱内の冷却モ
    ジュール（48a−ｃ）を通る冷却剤の循環により冷却し
    て、物質の柱内の塵埃温度を連続的に低下させ、 物質の柱内へ攪拌ガスを噴出して物資の柱内の塵埃を攪
    拌しながら、塵埃が硫酸の露点以下の温度まで冷却され
    てしまう前に物質の柱から残存する煙道ガスを分離し、 煙道ガスおよび攪拌ガスを導管の上端から逸出させるこ
    とを特徴とする、流動床燃焼プラントからでてくる煙道
    ガスに随伴する塵埃を処理する方法。
JP3508977A 1990-04-30 1991-04-29 粒状物質、とくに微粒状塵埃の冷却用冷却器 Expired - Lifetime JP3017532B2 (ja)

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